Desarrollo de Proyectos Mecatrónicos

Desarrollo de Proyectos Mecatrónicos

Zambrano Andrade Daniel David

Universidad Técnica del Norte

Facultad de Ingeniería en Ciencias Aplicadas

Proyectos de Desarrollo en Mecatrónica

ddzambranoa@utn.edu.ec

Resumen. Dentro del área de mecatrónica es importante describir los procedimientos y metodologías, para desarrollar proyectos de nueva generación, en esta última década la ingeniería en mecatrónica ha evolucionado y es parte de la innovación actual a nivel global.

Índice. Mecatrónica, Proyectos, Proyectos

Abstract. Within the mechatronics area, it is important to describe the procedures and methodologies, to develop new generation projects. In the last decade, mechatronics engineering has evolved and is part of current innovation at a global level.

Index. Mechatronics, Projects, Development

1. INTRODUCCIÓN

La innovación tecnológica es un tema fundamental relacionado con el desarrollo holístico e impacto creciente en todas las áreas de los seres humanos. En este sentido, no es posible entender el desarrollo de las organizaciones sin la presencia de la innovación tecnológica. La innovación tecnológica no sólo debe centrarse en la mejora de productos, servicios y procesos, sino también en diseñar las metodologías necesarias para hacerlo. [1]

Se espera a largo y corto plazo que el desarrollo de proyectos mecatrónicos se diseñe con mayor rendimiento y menores costos. El éxito de la ingeniería mecatrónica está directamente relacionado con la metodología de diseño estructural, el modelado, la simulación y la implementación práctica de sistemas físicos totalmente integrados [2].

1. Metodología

El propósito de tener una metodología que nos permita desarrollar máquinas de tipo mecatrónico, es decir, máquinas en donde los sistemas mecánicos, electrónicos y computacionales convergen de forma significativa en el diseño de la máquina, es que dicha metodología nos ayudará a [3]:

• Reducir los tiempos de diseño e implantación
• Reducir los costos asociados al diseño y la implantación
• Tener un orden de actividades en un proyecto integral
• Visualizar la dirección de un proyecto

1. Proyectos Desarrollados en Mecatrónica

Agricultura de precisión: El método mecánico de control de maleza, aplicado a la agricultura de precisión en cultivos orgánicos. El control de maleza es uno de los procesos con mayor importancia en la producción agrícola, debido a los costos de inversión. En razón a lo anterior, el agricultor ha decidido implementar sustancias químicas como método de control, degenerando el medio ambiente y alterando el cultivo. En el actual artículo se presentarán algunos mecanismos para el control de maleza en integración con la ingeniería mecatrónica. [4]

Los sistemas robóticos autónomos de control de malezas son prometedores para la automatización de una de las pocas tareas agrícolas y sin trabajo restantes de la agricultura, el control manual de malezas. La tecnología robótica también puede proporcionar un medio para reducir la dependencia actual de la agricultura de los herbicidas, mejorar su sostenibilidad y reducir su impacto ambiental. [5].

El manejo integrado de malezas se puede definir como un enfoque holístico para el manejo de malezas que integra diferentes métodos de control de malezas para proporcionar al cultivo una ventaja sobre las malezas. Se practica a nivel mundial en diferentes niveles de adopción de una granja a otra. IWM tiene el potencial de restringir las poblaciones de malezas a niveles manejables, reducir el impacto ambiental de las prácticas individuales de manejo de malezas, aumentar la sostenibilidad del sistema de cultivo y reducir la presión de selección para la resistencia de las malezas a los herbicidas. [6].

Biomecatrónica: El desarrollo de prótesis prototipo de bajo costo para la pierna de amputación transfemoral, el prototipo no solo tiene bajo peso, sino que también emula el movimiento natural de una pierna. Se activa mediante señales mioeléctricas obtenidas a través del músculo recto femoral del muñón amputado de la pierna. Además, la prótesis tiene un sistema de monitoreo constante de parámetros fisiológicos de temperatura y humedad, este monitoreo se puede ver a través de una aplicación para teléfonos móviles. Para esto, se realizó el análisis biomecánico de la marcha, luego el diseño mecánico y electrónico, y finalmente la prueba y los resultados. [7].

La amputación transtibial puede ser causada por una enfermedad o un accidente. La rehabilitación para este tipo de amputación es reemplazar la parte amputada por un miembro protésico. La mayoría de los pies protésicos DER (Dynamic Energy return) disponibles en el mercado contienen componentes blandos que almacenan y liberan energía. Por el contrario, el modelo propuesto de pie protésico almacena y libera energía mediante las propiedades del material y la geometría. Tradicionalmente, el análisis de rendimiento de los pies protésicos requería la existencia de un prototipo. Sin embargo, las últimas técnicas numéricas permiten el análisis, durante la etapa de diseño. ISO-22675 ha propuesto una configuración experimental y estándar para el análisis de cualquier pie protésico. [8].

La amputación debajo de la rodilla es uno de los tipos más críticos de amputaciones relacionadas con la discapacidad de la marcha. Una terapia muy efectiva es reemplazar la parte amputada por una prótesis inferior robótica. Esta extremidad consta de diferentes parámetros de diseño, siendo el más importante y crucial su actuador. Dado que la transmisión de potencia al pie y el control de movimiento se dirige a través del actuador, es muy importante utilizar un actuador que cumpla con todos los parámetros vitales necesarios para que la prótesis funcione de manera efectiva, es decir, peso, torque y velocidad. Los actuadores convencionales disponibles en el mercado no controlan todos estos parámetros. El propósito esto es el desarrollo de un diseño de actuador efectivo, para ayudar a las prótesis robóticas que pueden ser utilizadas por personas amputadas en el entorno cotidiano para obtener una marcha natural. [9]

        La realidad aumentada es una técnica de poner información adicional (aumentos) en imágenes en vivo en tiempo real [10] Esta técnica se puede aplicar en un flujo de video que se muestra en una pantalla o tableta, así como en una pantalla frontal. Una posible aplicación puede ser, por ejemplo. La Superposición de datos de servicio o proporcionando personal de servicio con manuales en vivo que aumentan cuando sigue paso a paso el servicio. [11]

Los dispositivos móviles deben estar equipados con seguridad cuyas funciones de seguridad sean según lo requerido por la norma IEC 61508. El presente protocolo es el indicado tal como se requiere que PROFIsafe o OpenSafety mientras se utilicen en tecnologías de comunicación en red [12]. El principio detrás de este tipo de protocolos es enviar mensajes de "Señal de vida" desde el dispositivo controlador al controlador lógico programable (PLC) de la máquina en cuestión. Por ello, se requiere un tiempo de ciclo de 4 - 8ms. Si este tipo de mensaje no llega durante un tiempo definido. (intervalo de vigilancia), la máquina realizaría una parada de emergencia Los intervalos típicos de vigilancia están por debajo de 30 ms y para algunas aplicaciones incluso por debajo de 10 ms. Esto hace que las aplicaciones críticas de seguridad también sean críticas para el retraso de la comunicación. [13]

...